利用工业分析快速计算元素分析

1、利用工业分析快速计算元素分析范杜平(华中科技大学煤燃烧重点实验室 武汉 430074摘要:利用湛江电厂的煤的工业分析数据,根据发热量的计算公式和氮与挥发份的关系可以快速计算煤的元素分析,并利用Excel进行二次开发,实现计算的自动化。关键词:工业分析;元素分析;Excel;快速计算1引言燃煤特性分析包括煤的工业分析、元素分析和燃烧特性分析。煤的元素分析是确定煤中有机物的碳、氢、氧、氮、硫等含量的百分比。它们是燃煤电站锅炉热力计算中所必须的原始数据。但测定元素分析成分的实验项目多,时间长,操作复杂,对化验人员的要求高,有的电站甚至根本无力开展此项目。煤的工业分析试验较简单,电站可以自行测定。研究

2、如何根据煤的工业分析成分快速预测煤的元素成分,具有重要的应用价值1。根据湛江电站的工业分析的测试项目,结合发热量的相应计算公式以及氮与挥发分的函数关系2可以从理论上把元素成分推导出来。利用Excel工具,可以开发适合电站的煤质快速计算的的自动化。2 模型建立2.1 确定模型输入输出模型建立首先要确定网络的输入与输出。煤的工业分析数据包括全水分、分析基水分、分析基灰分、分析基挥发份和固体碳的测定,煤的元素成分包括碳、氢、氧、氮、硫(干燥基。由于电厂一般在工业分析中测定硫(分析基的含量以及高位分析基发热量和低位收到基发热量。所以,此处把碳、氢、氧、氮、硫(干燥基作为模型的输出。2.2 符号约定M-

3、水分A-灰分V-挥发分FC-固体碳C-碳H-氢O-氧N-氮S-硫Q-干燥基高位发热量,gr dQ-分析基高位发热量gr ad,Q-收到基低位发热量net ar,M-全水分t其中下标:d-干燥基ad-分析基(空干基 ar-收到基daf-干燥无灰基2.3理论推导与求解根据煤质分析中各种基的转换关系,我们知道,只要知道煤质的全水分和分析基水分,分析基、收到基和干燥基都可以进行转换,以挥发分为例,100100d adadV V M = (1100100d artV V M = (2100100daf adad adV V M A = (3式(1表示分析基灰分转化为干燥基的关系,式(2表示收到基灰分转化

4、为干燥基的关系,式(3表示分析基转换为干燥无灰基的关系。根据模型的输入与输出可以看出,已知量有t M 、ad M 、ad A 、ad V 、ad FC 、,gr ad Q 、,net ar Q 有五个量是待求的量d C 、d H 、d N 、d O 、d S ,其中干燥基硫的含量是很显然的,只需要进行基的转换就可以马上得到:100100d adadS S M = (4根据文献2可以确定煤中的氮与挥发分有下列关系:根据煤中组分守恒可以确定下列关系:100d d d d d d A C H O N S += (6而干燥基高位发热量(单位:/KJ kg , 4.18(8130026(gr d d d

5、 d d Q C H O S =+ (7-收到基低位发热量(单位:/KJ kg ,3391028109(25net ar ar ar ar ar ar Q C H O S M =+ (8由(4-(8五个方程组并且根据相应基的转换关系可以得到出输出的五个未知数递推关系式为:100100d adadS S M =1.6100(0.90100100ad ad add ad ad adV M A N M A M =+ 100100d adadA A M =,100100(25448(26(10052107(109(1002184.18(100100448*3261137*107gr adnet ar

6、t d d d d d d ad td Q Q M A N S A N S M M H += ,10026(100523264.18(100107gr add d d dad d Q A N S H M C +=100d d d d d d O A C H N S =3 利用Excel 对湛江电厂数据求解Execel工具有很好的数据处理功能,并且用户对其非常熟悉等优点,我们只需要利用Excel 建立一个模板,把上面相应的递推关系式建立在相应的表格内,这样就完成了电站快速计算元素成分的开发工作。只需要用户输入工业分析的数据,元素成分数据自动生成,从而实现了自动化。其界面如下(注意:表格的发热量的

7、单位为/MJ Kg :利用工业分析快速计算元素分析煤质编号 MtMadVadAadSad Qgr,ad Qnet,ar Sd NdAdCdHdOd6.28 27.170.95 26.5923.120.971.25 18.90 66.83 4.20 7.85对湛江电厂的工业分析数据进行了以上快速计算其元素成分,并与实际实验数据进行比较发现,计算结果与实验数据平均差值为0.13%,且不存在系统误差,从而确定该方法来快速计算电厂煤质的元素成分是有效的。4 结论本文提出的利用工业分析数据快速计算煤质元素成分的方法,并利用Excel 进行二次开发,实现了元素成分数据的自动生成,节省大量的实验工作,并且通

8、过实验验证该方法是可行的。参考文献:1连慧莉.RBF神经网络在煤质分析中的应用.J.洁净煤燃烧与发电技术,2005,22曹长武.电力用煤采制化技术及其应用M.北京:中国电力出版社,2002,2Quick-Calculating Ultimate Analysis by Proximate AnalysisFan Du-ping(State Key Lab. of Coal Combustion ,Hust ,Wuhan 430074 ,ChinaAbstract: Using the data of proximate analysis of coal in Zhanjiang power plant , ultimate analysis has been calculated quickly according to the relation of nitrogen and volatile matter and the expression of quality of heat, and automation of calculating has been realized by second -dev